JP3082479B2 - Negative radiation-sensitive resin composition - Google Patents

Negative radiation-sensitive resin composition

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JP3082479B2 JP30783692A JP30783692A JP3082479B2 JP 3082479 B2 JP3082479 B2 JP 3082479B2 JP 30783692 A JP30783692 A JP 30783692A JP 30783692 A JP30783692 A JP 30783692A JP 3082479 B2 JP3082479 B2 JP 3082479B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種放射線に感応する
高集積回路製造用レジストとして有用なネガ型感放射線
性樹脂組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative-type radiation-sensitive resin composition useful as a resist for producing highly integrated circuits responsive to various radiations.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路素子の製造に代表される微細加
工の分野においては、より高い集積度を得るために、近
年では、0.5μm以下の微細加工を再現性よく行なう
ことができるリソグラフィープロセスの開発が進められ
ており、最近、レジストを位相シフトリソグラフィープ
ロセスに適用することにより、放射線のコントラストが
向上するため、高解像度が達成されることが見出され
た。しかしながら、ポジ型レジストを前記位相シフトリ
ソグラフィープロセスに適用すると、孤立パターンを形
成する際に、位相シフトに用いるシフターの境界領域に
おける位相のズレにより放射線の強度が減衰するため、
本来現像により除去されなければならない部分が残って
しまうという問題がある。このような背景のなか、放射
線の照射により酸を発生する化合物(以下、「酸発生
剤」という。)を含有し、その酸による架橋反応によ
り、現像液に対して不溶性となる化学増幅型ネガ型レジ
スト(例えばノボラック樹脂等のアルカリ可溶性樹脂、
キノンジアジド化合物等の酸発生剤およびメチロールメ
ラミン等の架橋剤からなるレジスト等)が、位相シフト
リソグラフィープロセス用ネガ型レジストとして注目さ
れている。しかしながら、従来の化学増幅型ネガ型レジ
ストは、発生した酸がレジストパターン内部に残留する
ため、酸に起因して、集積回路素子の製造機器や基板の
腐食等の問題があるとともに、特に基板とレジストパタ
ーンとの密着性が低下し、形成されたレジストパターン
が基板から剥離し易いという問題があり、その解決が望
まれている。さらに、ネガ型に限られず化学増幅型レジ
ストについての一般的な問題として、放射線の照射(以
下、「露光」という。)から露光後の加熱(以下、「露
光後焼成」という。)あるいは現像までに時間が掛かる
と、感度、解像度、レジストパターンの形状等が変化す
る「ポスト・エクスポージャー・タイム・ディレイ(P
ED)」現象が認められ、これを改善して、良好なレジ
ストパターンを再現性よく形成できる技術の確立も望ま
れている。
2. Description of the Related Art In the field of fine processing represented by the manufacture of integrated circuit elements, in order to obtain a higher degree of integration, in recent years, a lithography process capable of performing fine processing of 0.5 μm or less with good reproducibility. It has been recently discovered that applying a resist to a phase shift lithography process improves the radiation contrast and thus achieves higher resolution. However, when a positive resist is applied to the phase shift lithography process, when forming an isolated pattern, the intensity of radiation is attenuated due to a phase shift in a boundary region of a shifter used for phase shift.
There is a problem that a portion which must be removed by development remains. Against this background, a chemically amplified negative compound containing a compound that generates an acid upon irradiation with radiation (hereinafter, referred to as an “acid generator”) and becomes insoluble in a developer by a crosslinking reaction with the acid. Type resist (for example, alkali-soluble resin such as novolak resin,
A resist composed of an acid generator such as a quinonediazide compound and a cross-linking agent such as methylolmelamine) has attracted attention as a negative resist for a phase shift lithography process. However, the conventional chemically amplified negative resist has a problem in that the generated acid remains inside the resist pattern, so that the acid causes a problem such as corrosion of integrated circuit device manufacturing equipment and a substrate, and particularly, a problem with the substrate. There is a problem that the adhesiveness with the resist pattern is reduced, and the formed resist pattern is easily peeled off from the substrate. Further, as a general problem not only in the negative type but also in the chemically amplified resist, from irradiation of radiation (hereinafter referred to as "exposure") to heating after exposure (hereinafter referred to as "post-exposure baking") or development. Takes longer, the sensitivity, resolution, resist pattern shape, etc. change.
ED) "phenomenon is recognized, and it is desired to improve the phenomenon and to establish a technique capable of forming a good resist pattern with good reproducibility.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された新規ネガ型感放射線性樹脂組成物を提供すること
にある。本発明の他の目的は、基板との密着性に優れた
ネガ型レジストとして好適なネガ型感放射線性樹脂組成
物を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
露光から露光後焼成あるいは現像までの時間の長短に係
わらず、常に安定したレジスト性能を示し、PED現象
を示すことのないネガ型感放射線性樹脂組成物を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved novel negative-working radiation-sensitive resin composition. Another object of the present invention is to provide a negative radiation-sensitive resin composition suitable as a negative resist having excellent adhesion to a substrate. Still another object of the present invention is to provide
An object of the present invention is to provide a negative-type radiation-sensitive resin composition which always shows stable resist performance and does not show a PED phenomenon regardless of the length of time from exposure to post-exposure baking or development.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明によると、前記課
題は、(イ)アルカリ可溶性樹脂、(ロ)放射線の照射
により遊離しうる置換基を有する、下記構造式(1)で
表される芳香族架橋剤を含有することを特徴とするネガ
型感放射線性樹脂組成物により達成される。
According to the present invention, the above object is represented by the following structural formula (1) having (a) an alkali-soluble resin and (b) a substituent capable of being released by irradiation with radiation. This is achieved by a negative-type radiation-sensitive resin composition containing an aromatic crosslinking agent.

【化1】(式中、Lは放射線の照射により遊離しうる置
換基を示し、Ar はn価の芳香族炭化水素基を示し、R1
は水素原子、炭素数4以下のアルキル基、炭素数6以下
のアルコキシアルキル基または炭素数6以下のトリアル
キルシリル基を示し、R2およびR3は相互に独立して、水
素原子または炭素数4以下のアルキル基を示し、R4は水
素原子、ハロゲン原子、炭素数4以下のアルキル基、炭
素数4以下のアルコキシ基、炭素数10以下のアリール
基または炭素数10以下のアラルキル基を示し、n、
x、yおよびzは、n=x+y+z、x≧1、y≧1、
z≧0の関係を満たす整数である。但し、x≧2、y≧
2あるいはz≧2のとき、それぞれ複数存在するR1
R2、R3あるいはR4は、同一でも異なってもよい。)以
下、本発明を具体的に説明するが、これにより、本発明
の目的、構成および効果が明確となるであろう。
Wherein L represents a substituent which can be released by irradiation of radiation, Ar represents an n-valent aromatic hydrocarbon group, and R 1
Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, an alkoxyalkyl group having 6 or less carbon atoms or a trialkylsilyl group having 6 or less carbon atoms, and R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or a carbon atom R 4 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, an alkoxy group having 4 or less carbon atoms, an aryl group having 10 or less carbon atoms, or an aralkyl group having 10 or less carbon atoms. , N,
x, y and z are n = x + y + z, x ≧ 1, y ≧ 1,
It is an integer satisfying the relationship z ≧ 0. Where x ≧ 2, y ≧
When 2 or z ≧ 2, a plurality of R 1 ,
R 2 , R 3 or R 4 may be the same or different. Hereinafter, the present invention will be described in detail, which will clarify the objects, configurations and effects of the present invention.

【0005】芳香族架橋剤 本発明における最も重要な特徴は、いわゆる酸発生剤を
使用しないで、露光により遊離しうる置換基を有する特
定の芳香族架橋剤を使用する点にある。即ち、本発明に
おける前記構造式(1)で表される芳香族架橋剤(以
下、「架橋剤(A)」という。)は、置換基Lが存在す
ることにより熱的に安定であるが、下記モデル反応に示
すようなメカニズムに従って、露光により置換基Lが遊
離して熱的に不安定となり、その後の露光後焼成によっ
てアルカリ可溶性樹脂と架橋反応を生起するものであ
る。
The most important feature in the aromatic crosslinking agent present invention, without using a so-called acid generator lies in the use of specific aromatic crosslinking agent having a substituent capable of leaving upon exposure. That is, the aromatic crosslinking agent represented by the structural formula (1) in the present invention (hereinafter referred to as “crosslinking agent (A)”) is thermally stable due to the presence of the substituent L. In accordance with the mechanism shown in the following model reaction, the substituent L is released by exposure and becomes thermally unstable, and then a post-exposure bake causes a crosslinking reaction with the alkali-soluble resin.

【化2】 (ここで、L、ArおよびR1は、構造式(1)と同じで
ある。)
Embedded image (Here, L, Ar and R 1 are the same as in the structural formula (1).)

【0006】構造式(1)において、置換基Lは、露光
により遊離して、架橋剤(A)中に、例えばフェノール
性水酸基を形成しうる置換基であり、その例としては、
アシル基、ニトロ基置換アラルキル基、アシル基置換ア
ラルキル基、ホルミル基置換アラルキル基、ホルミル基
置換アラルキル基のシッフ塩基等を挙げることができ
る。
In the structural formula (1), the substituent L is a substituent capable of being released by exposure to form, for example, a phenolic hydroxyl group in the crosslinking agent (A).
Examples include acyl groups, nitro-substituted aralkyl groups, acyl-substituted aralkyl groups, formyl-substituted aralkyl groups, and Schiff bases of formyl-substituted aralkyl groups.

【0007】このような置換基Lとしては、下記構造式
(2)〜(4)で表されるニトロ基置換アラルキル基が
好ましい。
As such a substituent L, a nitro-substituted aralkyl group represented by the following structural formulas (2) to (4) is preferable.

【化3】 (ここで、R5は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R6
よびR7は相互に独立して、水素原子またはニトロ基を示
すが、R6およびR7のうち少なくとも1つはニトロ基であ
り、R8〜R10 は相互に独立して、水素原子、ニトロ基ま
たは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Embedded image (Here, R 5 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a nitro group, and at least one of R 6 and R 7 is A nitro group, and R 8 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a nitro group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【0008】[0008]

【化4】 (ここで、R11 は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R
12 は水素原子、ニトロ基または炭素数1〜4のアルキ
ル基を示す。)
Embedded image (Where R 11 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms;
12 represents a hydrogen atom, a nitro group or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )

【0009】[0009]

【化5】 (ここで、R13 は炭素数1〜3のアルキル基を示し、R
14 およびR15 は相互に独立して、水素原子またはニト
ロ基を示すが、R14 およびR15 のうち少なくとも1つは
ニトロ基であり、R16 は水素原子、ニトロ基または炭素
数1〜4のアルキル基を示す。)
Embedded image (Where R 13 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms;
14 and R 15 each independently represent a hydrogen atom or a nitro group, but at least one of R 14 and R 15 is a nitro group, and R 16 is a hydrogen atom, a nitro group or a C 1 to C 4 Represents an alkyl group. )

【0010】構造式(1)において、Arとしては、下
記構造式(5)〜(10)で表される基が好ましい。
In the structural formula (1), Ar is preferably a group represented by the following structural formulas (5) to (10).

【化6】 Embedded image

【0011】[0011]

【化7】 Embedded image

【0012】[0012]

【化8】 (ここで、Xは単結合、-S- 、-SO2- 、-CO-または-C(R
17)(R18)- を示し、R17およびR18 は相互に独立して、
水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Embedded image (Wherein, X represents a single bond, -S-, -SO 2 -, -CO- or -C (R
17 ) (R 18 )-, wherein R 17 and R 18 are each independently
It represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )

【0013】[0013]

【化9】 (ここで、R19 〜R22 は相互に独立して、水素原子また
は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Embedded image (Here, R 19 to R 22 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【0014】[0014]

【化10】 (ここで、R23 は水素原子または炭素数1〜4のアルキ
ル基を示す。)
Embedded image (Here, R 23 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【0015】[0015]

【化11】 (ここで、R24 〜R26 は相互に独立して、水素原子また
は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Embedded image (Here, R 24 to R 26 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

【0016】構造式(1)において、R1としては、水素
原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチ
ル基、メトキシメチル基、1−メトキシエチル基、1−
エトキシエチル基、1−プロポキシエチル基、1−ブト
キシエチル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシ
リル基等が好ましい。さらに好ましいR1は、水素原子、
メチル基、エチル基、t−ブチル基、テトラヒドロピラ
ニル基等である。
In the structural formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, a methoxymethyl group, a 1-methoxyethyl group,
An ethoxyethyl group, a 1-propoxyethyl group, a 1-butoxyethyl group, a tetrahydropyranyl group, a trimethylsilyl group and the like are preferable. More preferred R 1 is a hydrogen atom,
Examples include a methyl group, an ethyl group, a t-butyl group, and a tetrahydropyranyl group.

【0017】構造式(1)において、R2およびR3として
は、水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、
t−ブチル基等が好ましい。
In the structural formula (1), R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group,
A t-butyl group and the like are preferred.

【0018】また、構造式(1)において、R4として
は、水素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、
プロポキシ基、ブトキシ基等が好ましい。
In the structural formula (1), R 4 represents a hydrogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a methoxy group, an ethoxy group,
A propoxy group and a butoxy group are preferred.

【0019】これらの架橋剤(A)は、単独でまたは2
種以上を混合して使用することができる。架橋剤(A)
の使用量は、アルカリ可溶性樹脂100重量部当たり、
通常、5〜100重量部、好ましくは10〜75重量
部、さらに好ましくは15〜50重量部である。架橋剤
(A)の使用量が、5重量部未満では、架橋反応を十分
進行させることができず、現像時のレジストパターン形
状の劣化、膜減り等を招くおそれがあり、また100重
量部を超えると、レジスト溶液とした際の塗布性等が低
下する傾向がある。
These crosslinking agents (A) can be used alone or
A mixture of more than one species can be used. Crosslinking agent (A)
Is used per 100 parts by weight of the alkali-soluble resin,
Usually, it is 5 to 100 parts by weight, preferably 10 to 75 parts by weight, more preferably 15 to 50 parts by weight. If the amount of the cross-linking agent (A) is less than 5 parts by weight, the cross-linking reaction cannot proceed sufficiently, which may lead to deterioration of the resist pattern shape at the time of development, film reduction, and the like. If the amount exceeds the above range, the applicability and the like when used as a resist solution tend to decrease.

【0020】アルカリ可溶性樹脂 次に、本発明におけるアルカリ可溶性樹脂(以下、「樹
脂(B)」という。)は、アルカリ現像液に可溶な性質
を有するものであり、その好ましい例としては、ノボラ
ック樹脂、ポリ(ヒドロキシスチレン)系樹脂等を挙げ
ることができる。
Alkali-Soluble Resin Next, the alkali-soluble resin (hereinafter referred to as "resin (B)") in the present invention has a property of being soluble in an alkali developing solution. Resins, poly (hydroxystyrene) -based resins, and the like.

【0021】前記ノボラック樹脂は、フェノール類とア
ルデヒド類および/またはケトン類とを、酸性触媒の存
在下で重縮合することにより得られるものである。前記
フェノール類としては、例えばフェノール、o−クレゾ
ール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフ
ェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノー
ル、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p
−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−
キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレ
ノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチ
ルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、p
−フェニルフェノール、ハイドロキノン、カテコール、
レゾルシノール、2−メチルレゾルシノール、ピロガロ
ール、1−ナフトール、2−ナフトール、ビスフェノー
ルA、ジヒドロキシ安息香酸エステル、没食子酸エステ
ル等が挙げられる。これらのフェノール類は、単独でま
たは2種以上を混合して用いられる。
The novolak resin is obtained by polycondensing phenols with aldehydes and / or ketones in the presence of an acidic catalyst. Examples of the phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-cresol
-Butylphenol, 2,3-xylenol, 2,4-
Xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, p
-Phenylphenol, hydroquinone, catechol,
Examples thereof include resorcinol, 2-methylresorcinol, pyrogallol, 1-naphthol, 2-naphthol, bisphenol A, dihydroxybenzoic acid ester, and gallic acid ester. These phenols are used alone or in combination of two or more.

【0022】また、前記アルデヒド類としては、例えば
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデ
ヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、
α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピ
ルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−
ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズア
ルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、m−クロロベ
ンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデヒド、o−ニ
トロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズアルデヒド、
p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチルベンズアルデ
ヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−メチルベンズ
アルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、p−n−ブ
チルベンズアルデヒド、フルフラール等が挙げられる。
これらのうち、特にホルムアルデヒドが好ましい。
The aldehydes include, for example, formaldehyde, acetaldehyde, propylaldehyde, benzaldehyde, phenylacetaldehyde,
α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-
Hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, m-chlorobenzaldehyde, p-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde,
Examples include p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde, furfural and the like.
Of these, formaldehyde is particularly preferred.

【0023】アルデヒドとしてホルムアルデヒドを使用
する場合のホルムアルデヒド発生源としては、例えばホ
ルマリン、トリオキサン、パラホルムアルデヒド等のほ
か、メチルヘミホルマール、エチルヘミホルマール、プ
ロピルヘミホルマール、ブチルヘミホルマール、フェニ
ルヘミホルマール等のヘミホルマール類が挙げられる。
これらのうち、特にホルマリンおよびブチルヘミホルマ
ールが好ましい。
When formaldehyde is used as the aldehyde, as a formaldehyde generating source, for example, in addition to formalin, trioxane, paraformaldehyde, etc., hemiformal such as methylhemiformal, ethylhemiformal, propylhemiformal, butylhemiformal, phenylhemiformal, etc. And the like.
Of these, formalin and butyl hemiformal are particularly preferred.

【0024】また、前記ケトン類としては、例えばアセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
が挙げられ、これらのうち、特にアセトンが好ましい。
The ketones include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. Among them, acetone is particularly preferred.

【0025】これらのアルデヒド類および/またはケト
ン類は、単独でまたは2種以上を混合して用いられる。
アルデヒド類および/またはケトン類の使用量は、フェ
ノール類1モルに対して、0.7〜3モルが好ましく、
さらに好ましくは0.75〜1.3モルである。
These aldehydes and / or ketones are used alone or in combination of two or more.
The amount of the aldehydes and / or ketones to be used is preferably 0.7 to 3 mol per 1 mol of the phenol,
More preferably, it is 0.75 to 1.3 mol.

【0026】前記フェノール類とアルデヒド類および/
またはケトン類との重縮合に使用される酸性触媒として
は、例えば塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、シュウ酸、酢酸、
パラトルエンスルホン酸等を挙げることができる。これ
らの酸性触媒の使用量は、通常、フェノール類1モルに
対して1×10-4〜5×10-1モルである。
The phenols and aldehydes and / or
Or acidic catalysts used for polycondensation with ketones, for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid,
Paratoluenesulfonic acid and the like can be mentioned. The use amount of these acidic catalysts is usually 1 × 10 -4 to 5 × 10 -1 mol per 1 mol of phenols.

【0027】フェノール類とアルデヒド類および/また
はケトン類との重縮合に際しては、通常、反応媒質とし
て水が用いられるが、使用されるフェノール類がアルデ
ヒド類および/またはケトン類の水溶液に溶解せず、反
応初期から不均一となる場合は、親水性溶媒を反応媒質
として用いることもできる。このような親水性溶媒とし
ては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等のアルコール類、ジエチレングリコールジ
メチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−
ジエトキシエタン等のエーテル類、およびテトラヒドロ
フラン、ジオキサン等の環状エーテル類が挙げられる。
これらの反応媒質の使用量は、通常、反応原料100重
量部当たり20〜1,000重量部である。
In the polycondensation of phenols with aldehydes and / or ketones, water is usually used as a reaction medium, but the phenols used are not dissolved in an aqueous solution of aldehydes and / or ketones. If the reaction becomes non-uniform from the beginning of the reaction, a hydrophilic solvent can be used as the reaction medium. Such hydrophilic solvents include, for example, methanol, ethanol, propanol,
Alcohols such as butanol, diethylene glycol dimethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-
Examples include ethers such as diethoxyethane and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane.
The amount of the reaction medium used is usually 20 to 1,000 parts by weight per 100 parts by weight of the reaction raw material.

【0028】フェノール類とアルデヒド類および/また
はケトン類との重縮合方法としては、フェノール類、ア
ルデヒド類および/またはケトン類、酸性触媒等の反応
成分を一括して仕込み、重縮合する方法、酸性触媒の存
在下でフェノール類、アルデヒド類および/またはケト
ン類等を反応中徐々に添加しつつ重縮合する方法等を採
用することができる。また、フェノール類とアルデヒド
類および/またはケトン類との重縮合の温度は、通常、
10〜200°C程度である。重縮合反応の終了後、反
応系を例えば100〜230°Cに昇温し、減圧下で揮
発分を除去して、生成したノボラック樹脂を回収する。
Examples of the method of polycondensation of phenols with aldehydes and / or ketones include a method in which reaction components such as phenols, aldehydes and / or ketones, and an acidic catalyst are collectively charged and polycondensed. A method of polycondensation while gradually adding phenols, aldehydes and / or ketones and the like in the presence of a catalyst during the reaction can be adopted. The temperature of the polycondensation of phenols with aldehydes and / or ketones is usually
It is about 10 to 200 ° C. After completion of the polycondensation reaction, the temperature of the reaction system is raised to, for example, 100 to 230 ° C., and volatile components are removed under reduced pressure to recover the generated novolak resin.

【0029】本発明において使用されるノボラック樹脂
のポリスチレン換算重量平均分子量(以下、「Mw」と
いう。)は、通常2,000〜25,000、好ましく
は3,500〜15,000である。ノボラック樹脂の
Mwが、2,000未満では、現像性、耐熱性等が低下
する傾向を示し、25,000を超えると、現像性、感
度、解像度等が不十分となる場合がある。
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter, referred to as “Mw”) of the novolak resin used in the present invention is usually 2,000 to 25,000, preferably 3,500 to 15,000. If the Mw of the novolak resin is less than 2,000, developability, heat resistance and the like tend to decrease, and if it exceeds 25,000, developability, sensitivity, resolution and the like may be insufficient.

【0030】また、前記ポリ(ヒドロキシスチレン)系
樹脂は、ヒドロキシスチレン類の重合性二重結合部分が
開裂した構造に相当する繰返し単位(以下、「繰返し単
位(a)」という。)を有する重合体である。前記ヒド
ロキシスチレン類としては、例えばo−ヒドロキシスチ
レン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレ
ン、3−クロロ−4−ヒドロキシスチレン、4−クロロ
−3−ヒドロキシスチレン、4−ブロモ−3−ヒドロキ
シスチレン、3−エチル−4−ヒドロキシスチレン、3
−プロピル−4−ヒドロキシスチレン、3−t−ブチル
−4−ヒドロキシスチレン、3−フェニル−4−ヒドロ
キシスチレン、3−ナフチル−4−ヒドロキシスチレ
ン、3−ベンジル−4−ヒドロキシスチレン、スチリル
−4−ヒドロキシスチレン、3−ビニル−4−ヒドロキ
シスチレン、3−プロペニル−4−ヒドロキシスチレ
ン、3−クミル−4−ヒドロキシスチレン、2−メチル
−4−ヒドロキシスチレン、2,6−ジメチル−4−ヒ
ドロキシスチレン等が挙げられる。
The poly (hydroxystyrene) -based resin has a repeating unit (hereinafter, referred to as “repeating unit (a)”) corresponding to a structure in which a polymerizable double bond portion of hydroxystyrene is cleaved. It is united. Examples of the hydroxystyrenes include o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, 3-chloro-4-hydroxystyrene, 4-chloro-3-hydroxystyrene, 4-bromo-3-hydroxystyrene, 3-ethyl-4-hydroxystyrene, 3
-Propyl-4-hydroxystyrene, 3-t-butyl-4-hydroxystyrene, 3-phenyl-4-hydroxystyrene, 3-naphthyl-4-hydroxystyrene, 3-benzyl-4-hydroxystyrene, styryl-4- Hydroxystyrene, 3-vinyl-4-hydroxystyrene, 3-propenyl-4-hydroxystyrene, 3-cumyl-4-hydroxystyrene, 2-methyl-4-hydroxystyrene, 2,6-dimethyl-4-hydroxystyrene and the like Is mentioned.

【0031】ポリ(ヒドロキシスチレン)系樹脂は、繰
返し単位(a)のほかに、例えば(メタ)アクリル酸メ
チル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸
グリシジル、(メタ)アクリル酸プロピル、メチルビニ
ルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、スチレン、α
−メチルスチレン、p−メチルスチレン、クロロスチレ
ン、無水マレイン酸、酢酸ビニル、ビニルピリジン、ビ
ニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)
アクリルアミド、メチルビニルケトン、エチルビニルケ
トン、ビニルジメチルアミン、ビニルジエチルアミン、
メチルビニルチオエーテル、エチルビニルチオエーテル
等の重合性二重結合部分が開裂した繰返し単位(以下、
「繰返し単位(b)」という。)を含んでいてもよい。
繰返し単位(b)の全繰返し単位に占める割合は、通
常、20%以下、好ましくは10%以下である。
The poly (hydroxystyrene) resin includes, in addition to the repeating unit (a), for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, Methyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, styrene, α
-Methylstyrene, p-methylstyrene, chlorostyrene, maleic anhydride, vinyl acetate, vinylpyridine, vinylpyrrolidone, (meth) acrylonitrile, (meth)
Acrylamide, methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, vinyl dimethylamine, vinyl diethylamine,
Repeatable units in which the polymerizable double bond such as methyl vinyl thioether and ethyl vinyl thioether have been cleaved (hereinafter referred to as
It is referred to as “repeating unit (b)”. ) May be included.
The proportion of the repeating unit (b) in all the repeating units is usually 20% or less, preferably 10% or less.

【0032】本発明において使用されるポリ(ヒドロキ
シスチレン)系樹脂のMwは、通常5,000〜30
0,000、好ましくは10,000〜150,000
である。ポリ(ヒドロキシスチレン)系樹脂のMwが、
5,000未満では、耐熱性が低下する傾向を示し、3
00,000を超えると、現像性、解像度、塗布性等が
不十分となる場合がある。
The Mw of the poly (hydroxystyrene) resin used in the present invention is usually from 5,000 to 30.
0000, preferably 10,000 to 150,000
It is. Mw of the poly (hydroxystyrene) resin is
If it is less than 5,000, the heat resistance tends to decrease and 3
If it exceeds 000, the developability, resolution, coatability and the like may be insufficient.

【0033】樹脂(B)は、残存する不飽和結合を水素
添加して使用することもできる。その場合の水素添加率
は、通常、70%以下、好ましくは50%以下、さらに
好ましくは40%以下である。樹脂(B)の水素添加率
が、70%を超えると、後述する現像液として用いられ
るアルカリ性水溶液に対する溶解性が低下し、レジスト
パターンの形成能が不十分となり、またドライエッチン
グ耐性も低下して、エッチング不良を起こすおそれがあ
る。
The resin (B) may be used by hydrogenating the remaining unsaturated bonds. In this case, the hydrogenation rate is usually 70% or less, preferably 50% or less, and more preferably 40% or less. When the hydrogenation rate of the resin (B) exceeds 70%, the solubility in an alkaline aqueous solution used as a developer described later decreases, the ability to form a resist pattern becomes insufficient, and the dry etching resistance also decreases. , Etching failure may occur.

【0034】本発明においては、前記ノボラック樹脂、
前記ポリ(ヒドロキシスチレン)系樹脂、あるいはそれ
らの水素添加物等の樹脂(B)は、単独でまたは2種以
上を混合して使用することができる。
In the present invention, the novolak resin,
The resin (B) such as the poly (hydroxystyrene) -based resin or a hydrogenated product thereof can be used alone or in combination of two or more.

【0035】添加剤 本発明の組成物には、必要に応じて、溶解禁止剤、溶解
促進剤、増感剤、界面活性剤等の各種添加剤を配合する
ことができる。
Additives Various additives such as a dissolution inhibitor, a dissolution promoter, a sensitizer, and a surfactant can be added to the composition of the present invention, if necessary.

【0036】前記溶解禁止剤は、樹脂(B)のアルカリ
可溶性が高過ぎる場合に用いられ、樹脂(B)のアルカ
リ可溶性を低下させて、レジストパターンの形成能を改
善する作用を示し、疎水性の大きな化合物ほど効果を奏
する。
The dissolution inhibitor is used when the alkali solubility of the resin (B) is too high. The dissolution inhibitor reduces the alkali solubility of the resin (B) to improve the resist pattern forming ability. The larger the compound, the more effective.

【0037】溶解禁止剤は、前記作用を奏するものであ
れば特に限定されるものではないが、その好ましい例と
しては、ジフェニルスルホン、ジナフチルスルホン等の
スルホン化合物、パラトルエンスルホン酸フェニルエス
テル、1−ナフタレンスルホン酸フェニルエステル、2
−ナフタレンスルホン酸フェニルエステル等のスルホン
酸エステル化合物が挙げられる。これらの溶解禁止剤の
配合量は、樹脂(B)100重量部当たり、通常、50
重量部以下、好ましくは30重量部以下である。
The dissolution inhibitor is not particularly limited as long as it has the above-mentioned action. Preferred examples thereof include sulfone compounds such as diphenylsulfone and dinaphthylsulfone, phenyl p-toluenesulfonate, -Naphthalenesulfonic acid phenyl ester, 2
And sulfonic acid ester compounds such as naphthalenesulfonic acid phenyl ester. The mixing amount of these dissolution inhibitors is usually 50 parts per 100 parts by weight of the resin (B).
It is at most 30 parts by weight, preferably at most 30 parts by weight.

【0038】また、前記溶解促進剤は、溶解禁止剤とは
逆に、樹脂(B)のアルカリ可溶性が低過ぎる場合に用
いられ、樹脂(B)のアルカリ可溶性を高めて、レジス
トパターンの形成能を改善する作用を示すものである。
溶解促進剤は、かかる作用を奏するものであれば特に限
定されるものではないが、その例としては、低分子のフ
ェノール化合物が挙げられる。好ましい低分子フェノー
ル化合物は、2〜6個程度のベンゼン環を有する化合物
である。溶解促進剤の配合量は、樹脂(B)100重量
部当たり、通常、50重量部以下、好ましくは30重量
部以下である。
The dissolution promoter is used when the alkali solubility of the resin (B) is too low, contrary to the dissolution inhibitor, and enhances the alkali solubility of the resin (B) to improve the resist pattern forming ability. This shows the effect of improving
The dissolution promoter is not particularly limited as long as it has such an effect, and examples thereof include a low-molecular phenol compound. Preferred low molecular weight phenol compounds are compounds having about 2 to 6 benzene rings. The amount of the dissolution promoter to be added is generally 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the resin (B).

【0039】これらの溶解禁止剤および溶解促進剤は、
組成物のアルカリ可溶性を調節することにより、レジス
トとしてのパターン形成能を改善または最適化する作用
を示すものであり、それ自身では露光前の加熱(以下、
「予備焼成」という。)、露光、露光後焼成、現像等の
レジストパターンの形成プロセスにおいて、ほとんど化
学的に変化しない化合物が使用される。
These dissolution inhibitors and dissolution promoters are
By adjusting the alkali solubility of the composition, it shows an effect of improving or optimizing the pattern forming ability as a resist, and by itself, heating before exposure (hereinafter, referred to as heating before exposure).
It is called "preliminary firing". ), In the process of forming a resist pattern such as exposure, post-exposure baking, and development, a compound that hardly changes chemically is used.

【0040】前記増感剤は、放射線のエネルギーを吸収
して、そのエネルギーを架橋剤(A)に伝達することに
より、本発明の組成物の感度を向上させる作用を示すも
のである。増感剤は、前記作用を有するものであれば特
に限定されないが、その好ましい例としては、アセト
ン、ベンゼン、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、
ナフタレン類、ビアセチル、エオシン、ローズベンガ
ル、ピレン類、アントラセン類、フェノチアジン類等が
挙げられる。増感剤の配合量は、樹脂(B)100重量
部当たり、通常、50重量部以下、好ましくは30重量
部以下である。
The sensitizer absorbs radiation energy and transmits the energy to the crosslinking agent (A), thereby improving the sensitivity of the composition of the present invention. The sensitizer is not particularly limited as long as it has the above-mentioned action, and preferred examples thereof include acetone, benzene, acetophenones, benzophenones,
Examples include naphthalenes, biacetyl, eosin, rose bengal, pyrenes, anthracenes, phenothiazines and the like. The amount of the sensitizer to be added is generally 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the resin (B).

【0041】さらに、前記界面活性剤は、本発明の組成
物の塗布性、現像性等を改良する作用を示すものであ
る。界面活性剤は、前記作用を有するものであれば特に
限定されないが、その例としては、ポリオキシエチレン
ラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエー
テル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキ
シエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール
ジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート
等のノニオン系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマ
ーであるKP341(商品名、信越化学工業製)、(メ
タ)アクリル酸系(共)重合体であるポリフローNo.
75,No.95(商品名、共栄社油脂化学工業製)の
ほか、エフトップEF301,EF303,EF352
(商品名、新秋田化成製)、メガファックF171,F
172,F173(商品名、大日本インキ製)、フロラ
ードFC430,FC431(商品名、住友スリーエム
製)、アサヒガードAG710,サーフロンSー38
2,SCー101、SCー102,SCー103,SC
ー104,SCー105,SCー106(商品名、旭硝
子製)等のフッ素系界面活性剤が挙げられる。これらの
界面活性剤の配合量は、組成物の固形分100重量部当
たり、通常、2重量部以下である。
Further, the above-mentioned surfactant has an effect of improving the coating property and the developing property of the composition of the present invention. The surfactant is not particularly limited as long as it has the above-mentioned action. Examples thereof include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, and polyoxyethylene octyl phenyl ether. Nonionic surfactants such as ethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate; KP341 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), an organosiloxane polymer; and (meth) acrylic acid (co) polymer. Certain polyflow Nos.
75, no. 95 (trade name, manufactured by Kyoeisha Yushi Kagaku Kogyo), F-top EF301, EF303, EF352
(Trade name, manufactured by Shin-Akita Kasei), MegaFac F171, F
172, F173 (trade name, manufactured by Dainippon Ink), Florado FC430, FC431 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M), Asahigard AG710, Surflon S-38
2, SC-101, SC-102, SC-103, SC
-104, SC-105, SC-106 (trade name, manufactured by Asahi Glass) and the like. The amount of these surfactants is usually 2 parts by weight or less per 100 parts by weight of the solid content of the composition.

【0042】また、本発明の組成物においては、染料や
顔料を配合することにより、露光部の潜像を可視化させ
て、露光時のハレーションの影響を低減することがで
き、さらに、必要に応じて、保存安定剤、消泡剤、接着
助剤等の他の添加剤も適宜配合することができる。
In the composition of the present invention, the incorporation of a dye or a pigment makes it possible to visualize the latent image in the exposed area, thereby reducing the effects of halation at the time of exposure. In addition, other additives such as a storage stabilizer, an antifoaming agent, and an adhesion aid can be appropriately compounded.

【0043】組成物溶液の調製 本発明の組成物は、前述した樹脂(B)および架橋剤
(A)、並びに必要に応じて配合される各種添加剤を含
有するものであるが、その使用に際しては、例えば固形
分濃度が20〜40重量%となるように溶剤に溶解し、
例えば孔径0.2μm程度のフィルターで濾過すること
によって、組成物溶液に調製される。したがって、本発
明の組成物は、1つの態様においては、重合体(B)
および架橋剤(A)、並びに必要に応じて配合される各
種添加剤からなるものを意味し、また他の態様において
は、前記の成分を溶剤に溶解した溶液を意味するこ
とは、理解されるであろう。
Preparation of Composition Solution The composition of the present invention contains the above-mentioned resin (B) and cross-linking agent (A), and various additives optionally added. Is, for example, dissolved in a solvent so that the solid content concentration is 20 to 40% by weight,
For example, a composition solution is prepared by filtering with a filter having a pore size of about 0.2 μm. Accordingly, the composition of the present invention comprises, in one aspect, a polymer (B)
And a crosslinking agent (A), and, if necessary, various additives, and in other embodiments, a solution in which the above components are dissolved in a solvent. Will.

【0044】前記組成物溶液の調製に使用される溶剤と
しては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコール
モノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエー
テル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロ
ピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロ
ピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ト
ルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサ
ノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノ
ン、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキ
シプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプ
ロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢
酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸メチル、3
−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオ
ン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、ピルビン酸エチル等を挙げることが
できる。これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合
して使用される。
Examples of the solvent used for preparing the composition solution include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, and ethylene glycol monoethyl. Ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4- Heptanone, 2-hydroxy Methyl propionate, ethyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxy-2-methylpropionic acid ethyl, ethyl ethoxy acetate, hydroxyethyl acetate, 2-hydroxy-3-methyl-butyric acid methyl, 3
Examples thereof include methyl-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl acetate, butyl acetate, and ethyl pyruvate. These solvents are used alone or in combination of two or more.

【0045】さらに前記溶剤には、必要に応じて、N−
メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、
N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリド
ン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、
ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロ
ン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−
ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息
香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、
γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、
エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等
の高沸点溶剤を添加することもできる。
The solvent may further include N-
Methylformamide, N, N-dimethylformamide,
N-methylformanilide, N-methylacetamide,
N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, benzylethyl ether,
Dihexyl ether, acetonylacetone, isophorone, caproic acid, caprylic acid, 1-octanol, 1-
Nonanol, benzyl alcohol, benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate,
γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate,
A high boiling solvent such as ethylene glycol monophenyl ether acetate can also be added.

【0046】レジストパターンの形成 次に、レジストパターンの形成について説明する。本発
明の組成物からレジストパターンを形成する際には、前
記組成物溶液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の
手段によって、例えばシリコンウエハー、アルミニウム
で被覆されたウエハー等の基板上に塗布して、レジスト
膜を形成させる。次いで、好ましくは予備焼成を行った
のち、所定のマスクパターンを介して露光し、架橋反応
が生起する温度で露光後焼成を行ない、その後現像液で
現像する。
Next, formation of a resist pattern will be described. When forming a resist pattern from the composition of the present invention, the composition solution, by means of spin coating, casting coating, roll coating, etc., for example, silicon wafers, on a substrate such as a wafer coated with aluminum By coating, a resist film is formed. Next, after pre-baking is preferably performed, exposure is performed through a predetermined mask pattern, post-exposure baking is performed at a temperature at which a crosslinking reaction occurs, and then development is performed with a developer.

【0047】本発明の組成物を用いてレジストパターン
を形成する際には、露光後焼成は必須の工程である。本
発明の組成物における架橋剤(A)は、置換基Lが存在
することにより、熱的に安定であるが、露光によって置
換基Lが遊離し、例えばフェノール系化合物となって熱
的に不安定となり、続く露光後焼成によって、樹脂
(B)との間の架橋反応が露光部においてのみ進行し、
現像液に対して不溶性となることにより、本発明の効果
が奏されることになる。本発明におけるレジストパター
ンの形成時の典型的な架橋反応のメカニズムを、下記に
例示する。
When a resist pattern is formed using the composition of the present invention, post-exposure baking is an essential step. The crosslinking agent (A) in the composition of the present invention is thermally stable due to the presence of the substituent L. However, the substituent L is liberated by exposure to light, for example, a phenolic compound, and becomes thermally insoluble. It becomes stable, and by the subsequent post-exposure baking, the crosslinking reaction with the resin (B) proceeds only in the exposed portion,
By becoming insoluble in the developer, the effects of the present invention are exhibited. A typical mechanism of a crosslinking reaction at the time of forming a resist pattern in the present invention is exemplified below.

【化12】 Embedded image

【0048】前記露光後焼成の温度は、好ましくは90
〜250°C、さらに好ましくは100〜220℃、特
に好ましくは130〜190℃である。露光後焼成の温
度が、90℃未満では、架橋剤(A)が置換基Lの遊離
後も比較的安定に存在し、架橋反応の進行が不十分とな
りやすく、良好なレジストパターンの形成が困難となる
傾向があり、また250℃を超えると、未露光部に存在
する置換基Lが遊離していない架橋剤(A)も架橋反応
に関与して、露光部と未露光部とのコントラスト、レジ
ストパターンの形状等が低下するおそれがある。
The post-exposure baking temperature is preferably 90
To 250 ° C, more preferably 100 to 220 ° C, particularly preferably 130 to 190 ° C. When the temperature of the post-exposure baking is lower than 90 ° C., the crosslinking agent (A) exists relatively stably even after the release of the substituent L, and the progress of the crosslinking reaction tends to be insufficient, making it difficult to form a good resist pattern. When the temperature is higher than 250 ° C., the crosslinking agent (A) in which the substituent L present in the unexposed portion is not released also participates in the crosslinking reaction, and the contrast between the exposed portion and the unexposed portion, There is a possibility that the shape and the like of the resist pattern may be reduced.

【0049】露光に使用する放射線は、例えば可視光
線、紫外線、遠紫外線(例えば KrFエキシマレーザー
等)、X線(例えばシンクロトロン放射線等)、ガンマ
線、荷電粒子線(例えば電子線、プロトンビーム等)、
分子線等の中から適宜に選択される。
The radiation used for exposure is, for example, visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light (eg, KrF excimer laser), X-ray (eg, synchrotron radiation), gamma ray, charged particle beam (eg, electron beam, proton beam, etc.). ,
It is appropriately selected from molecular beams and the like.

【0050】本発明の組成物に対する現像液としては、
例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリ
ウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニ
ア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルア
ミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メ
チルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリ
ン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−
[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシ
クロ−[4,3,0]−5−ノナン等のアルカリ性化合
物を、通常、1〜10重量%、好ましくは2〜5重量%
の濃度となるように溶解したアルカリ性水溶液が使用さ
れる。また前記現像液には、例えばメタノール、エタノ
ール等の水溶性有機溶剤および界面活性剤を適量添加す
ることもできる。なお、このようにアルカリ性水溶液か
らなる現像液を用いて現像した場合には、一般に、現像
後、水で洗浄する。
As the developer for the composition of the present invention,
For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine , Tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo-
Alkaline compounds such as [5,4,0] -7-undecene and 1,5-diazabicyclo- [4,3,0] -5-nonane are usually added in an amount of 1 to 10% by weight, preferably 2 to 5% by weight.
An alkaline aqueous solution dissolved so as to have a concentration of is used. Further, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol and a surfactant may be added to the developer. When development is performed using a developer composed of an alkaline aqueous solution as described above, generally, development is followed by washing with water.

【0051】[0051]

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明
をさらに具体的に説明するが、この実施例は、本発明の
好ましい態様を例示するものと理解されるべきであり、
本発明は、かかる実施例によって何ら限定されるもので
はない。Mwの測定およびレジストの性能評価は、下記
の方法により行なった。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, it should be understood that these Examples illustrate preferred embodiments of the present invention.
The present invention is not limited at all by the examples. The measurement of Mw and the performance evaluation of the resist were performed by the following methods.

【0052】Mw:東ソー(株)製GPCカラム(G2
000HXL:2本、G3000HXL:1本、G4000
XL:1本)を用い、流量1.0ミリリットル/分、溶
出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40°Cの分析
条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエ
ーションクロマトグラフ法により測定した。
Mw: Tosoh Corporation GPC column (G2
000H XL : 2 pcs, G3000H XL : 1 pcs, G4000
H XL : 1), using gel permeation chromatography using monodisperse polystyrene as a standard under the analysis conditions of a flow rate of 1.0 ml / min, an elution solvent of tetrahydrofuran, and a column temperature of 40 ° C.

【0053】レジストの一般性能:シリコンウエハー上
に形成したレジスト膜に、レジストパターンを形成し、
その形状、現像性等を、光学顕微鏡および走査型電子顕
微鏡を用いて観察した。
General performance of resist: A resist pattern is formed on a resist film formed on a silicon wafer.
The shape, developability and the like were observed using an optical microscope and a scanning electron microscope.

【0054】剥離テスト:アルミニウムを蒸着した基板
上に形成したレジストパターンについて、剥離の有無、
程度等を、光学顕微鏡を用いて観察した。
Peeling test: The resist pattern formed on the substrate on which aluminum was deposited was subjected to peeling test.
The degree and the like were observed using an optical microscope.

【0055】PEDテスト:シリコンウエハー上に形成
したレジスト膜に露光後、直ちに露光後焼成および現像
を行ったレジストパターンと、大気中で1週間保存した
のち露光後焼成および現像を行ったレジストパターンと
について、線幅、形状等を比較した。
PED test: A resist pattern formed by baking and developing immediately after exposure to a resist film formed on a silicon wafer and a resist pattern formed by baking and developing after exposure after being stored in the air for one week. Were compared in terms of line width, shape, and the like.

【0056】合成例1 p−t−ブトキシスチレン176g(1.0モル)およ
びアゾビスイソブチロニトリル8.2g(0.05モ
ル)をジオキサン100mlに溶解し、反応液の温度を
70°Cに保って24時間反応させた。反応後、再沈澱
処理を数回行って未反応モノマーを除去し、ポリ(p−
t−ブトキシスチレン)を得た。ついで、このポリ(p
−t−ブトキシスチレン)を酸により加水分解して、ポ
リ(p−ヒドロキシスチレン)樹脂(Mw=30,00
0)を得た。この樹脂を、樹脂(B1)とする。
Synthesis Example 1 176 g (1.0 mol) of pt-butoxystyrene and 8.2 g (0.05 mol) of azobisisobutyronitrile were dissolved in 100 ml of dioxane, and the temperature of the reaction solution was 70 ° C. And reacted for 24 hours. After the reaction, unreacted monomers were removed by performing reprecipitation several times, and poly (p-
(t-butoxystyrene) was obtained. Then, this poly (p
-T-butoxystyrene) is hydrolyzed with an acid to give a poly (p-hydroxystyrene) resin (Mw = 30,00).
0) was obtained. This resin is referred to as a resin (B1).

【0057】合成例2 p−クレゾール108g(1モル)、37重量%ホルマ
リン179g(ホルムアルデヒド:2.2モル)および
50重量%水酸化ナトリウム水溶液88g(水酸化ナト
リウム:1.1モル)を、10℃以下の温度で5日間反
応させた。次いで、反応液の温度が15℃を超えないよ
うにして酢酸で中和した。中和後、析出物を濾別し、大
量の水で数回洗浄したのち、乾燥して、淡黄色の2,6
−ジメチロール−p−クレゾール(以下、「DMP」と
いう。)を得た。次いで、DMP16.8g(0.1モ
ル)、o−ニトロベンジルクロリド16.3g(0.0
95モル)、水酸化ナトリウム4.2g(1.05モ
ル)およびメタノール100ミリリットルをフラスコに
仕込み、還流下で8時間反応させた。反応後、内容物を
2リットルの水中に注いで、反応生成物を析出させた。
この析出物を濾別し、大量の水で数回洗浄したのち、さ
らにトルエンで数回洗浄した。次いで乾燥して、下記構
造式(11)で表されるDMPのo−ニトロベンジルエ
ーテル(以下、「DMP−N」という。)を得た。
Synthesis Example 2 108 g (1 mol) of p-cresol, 179 g of 37% by weight formalin (2.2 mol of formaldehyde) and 88 g of 50% by weight aqueous sodium hydroxide solution (1.1 mol of sodium hydroxide) were added to 10 parts of The reaction was carried out at a temperature of not more than ℃ for 5 days. Then, the reaction solution was neutralized with acetic acid so that the temperature did not exceed 15 ° C. After neutralization, the precipitate was separated by filtration, washed several times with a large amount of water, dried, and dried to give pale yellow 2,6.
-Dimethylol-p-cresol (hereinafter referred to as "DMP") was obtained. Subsequently, 16.8 g (0.1 mol) of DMP and 16.3 g (0.0 mol of o-nitrobenzyl chloride) were added.
95 mol), 4.2 g (1.05 mol) of sodium hydroxide and 100 ml of methanol were charged into a flask and reacted under reflux for 8 hours. After the reaction, the content was poured into 2 liters of water to precipitate a reaction product.
The precipitate was separated by filtration, washed several times with a large amount of water, and further washed several times with toluene. Then, it was dried to obtain o-nitrobenzyl ether of DMP represented by the following structural formula (11) (hereinafter, referred to as “DMP-N”).

【化13】 Embedded image

【0058】実施例1 樹脂(B1)100重量部およびDMP−N25重量部
を2−ヒドロキシプロピオン酸エチル418重量部に溶
解したのち、孔径0.2μmのメンブレンフィルターで
濾過して、組成物溶液を調製した。この組成物溶液をシ
リコンウエハー上にスピナーを用いて塗布したのち、9
0℃で120秒間予備焼成して、膜厚1.0μmのレジ
スト膜を形成した。このレジスト膜にマスクパターンを
密着させ、アドモントサイエンス社製露光機「MBK−
400TL−N」を用いて、 KrFエキシマレーザーで露
光したのち、170℃で300秒間、露光後焼成を行な
った。次いで、2.38重量%テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド水溶液を用い、23°Cで1分間、浸漬
法により現像したのち、超純水で30秒間洗浄後、乾燥
した。その結果、露光量300mJ/cm2 で、良好な
形状を有するネガ型レジストパターンが形成され、また
未露光部の現像残りはなく、現像性も良好であった。ま
た、前記レジスト溶液を用いて形成したレジストパター
ンの剥離テストを行ったが、線幅1μm以下の微細なレ
ジストパターンについても、剥離現象は全く観察されな
かった。さらに、前記レジスト膜に前記と同一露光量で
露光したのち、PEDテストを行った。その結果、露光
後直ちに露光後焼成および現像を行ったレジストパター
ンと1週間保存後に露光後焼成および現像を行ったレジ
ストパターンとの間には、線幅、形状等にほとんど差が
なく、PED現象は認められなかった。
Example 1 After dissolving 100 parts by weight of the resin (B1) and 25 parts by weight of DMP-N in 418 parts by weight of ethyl 2-hydroxypropionate, the solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a composition solution. Prepared. After applying this composition solution onto a silicon wafer using a spinner, 9
Preliminary baking was performed at 0 ° C. for 120 seconds to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. A mask pattern is adhered to this resist film, and an exposure machine “MBK-
After exposing with KrF excimer laser using “400TL-N”, baking was performed at 170 ° C. for 300 seconds. Next, the resist film was developed by an immersion method at 23 ° C. for 1 minute using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, washed with ultrapure water for 30 seconds, and dried. As a result, a negative resist pattern having a good shape was formed at an exposure dose of 300 mJ / cm 2 , and there was no undeveloped portion left undeveloped and the developability was good. In addition, a peeling test was performed on a resist pattern formed using the resist solution. No peeling phenomenon was observed for a fine resist pattern having a line width of 1 μm or less. Further, after exposing the resist film at the same exposure dose as above, a PED test was performed. As a result, there was almost no difference in the line width, shape, etc. between the resist pattern that was subjected to post-exposure baking and development immediately after exposure and the resist pattern that was subjected to post-exposure baking and development after storage for one week, and the PED phenomenon occurred. Was not found.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明のネガ型感放射線性樹脂組成物
は、良好な形状を有するレジストパターンを形成するこ
とができ、現像性に優れるとともに、特に、基板との密
着性に優れ、かつ露光から露光後焼成あるいは現像まで
の時間の長短に係わらず、常に安定したレジスト性能を
示すことができる。したがって、本発明のネガ型感放射
線性樹脂組成物は、半導体デバイス等の高集積回路製造
用レジストとして極めて有用である。
The negative-type radiation-sensitive resin composition of the present invention can form a resist pattern having a good shape, is excellent in developability, and is particularly excellent in adhesiveness to a substrate and has excellent light exposure. Regardless of the length of time from baking to post-exposure baking or development, stable resist performance can always be exhibited. Therefore, the negative-type radiation-sensitive resin composition of the present invention is extremely useful as a resist for producing highly integrated circuits such as semiconductor devices.

フロントページの続き (72)発明者 辻 昭 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−248953(JP,A) 特開 平2−150848(JP,A) 特開 昭64−54441(JP,A) 特開 平4−13725(JP,A) 特開 平4−367864(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/004 G03F 7/038 H01L 21/027 Continuation of the front page (72) Inventor Akira Tsuji 2-11-24 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. (56) References JP-A-2-248953 (JP, A) JP-A-2-150848 (JP, a) JP Akira 64-54441 (JP, a) JP flat 4-13725 (JP, a) JP flat 4-367864 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7 G03F 7/004 G03F 7/038 H01L 21/027

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(イ)アルカリ可溶性樹脂、および(ロ)
放射線の照射により遊離しうる置換基を有する、下記構
造式(1)で表される芳香族架橋剤を含有することを特
徴とするネガ型感放射線性樹脂組成物。 【化1】 (式中、Lは放射線の照射により遊離しうる置換基を示
し、Ar はn価の芳香族炭化水素基を示し、R1は水素原
子、炭素数4以下のアルキル基、炭素数6以下のアルコ
キシアルキル基または炭素数6以下のトリアルキルシリ
ル基を示し、R2およびR3は相互に独立して、水素原子ま
たは炭素数4以下のアルキル基を示し、R4は水素原子、
ハロゲン原子、炭素数4以下のアルキル基、炭素数4以
下のアルコキシ基、炭素数10以下のアリール基または
炭素数10以下のアラルキル基を示し、n、x、yおよ
びzは、n=x+y+z、x≧1、y≧1、z≧0の関
係を満たす整数である。但し、x≧2、y≧2あるいは
z≧2のとき、それぞれ複数存在するR1、R2、R3あるい
はR4は、同一でも異なってもよい。)
(1) an alkali-soluble resin, and (b)
A negative-type radiation-sensitive resin composition comprising an aromatic cross-linking agent represented by the following structural formula (1) having a substituent capable of being released by irradiation with radiation. Embedded image (Wherein, L represents a substituent capable of being released by irradiation with radiation, Ar represents an n-valent aromatic hydrocarbon group, R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, and an alkyl group having 6 or less carbon atoms. Represents an alkoxyalkyl group or a trialkylsilyl group having 6 or less carbon atoms, R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 4 or less carbon atoms, R 4 represents a hydrogen atom,
A halogen atom, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, an alkoxy group having 4 or less carbon atoms, an aryl group having 10 or less carbon atoms or an aralkyl group having 10 or less carbon atoms, wherein n, x, y and z are n = x + y + z, It is an integer that satisfies the relation of x ≧ 1, y ≧ 1, and z ≧ 0. However, when x ≧ 2, y ≧ 2 or z ≧ 2, a plurality of R 1 , R 2 , R 3 or R 4 may be the same or different. )
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